Астрофизики показали, как темная материя меняет сигналы гравитационных волн
Распределение невидимой материи вокруг сливающихся черных дыр и в космическом пространстве способно искажать форму гравитационных волн, которые ученые ловят с помощью интерферометров. К такому выводу астрофизики пришли, проанализировав потенциальное влияние темной материи на движение компактных объектов и распространение гравитационных сигналов.
Темная материя считается одним из ключевых компонентов космоса. Впервые о возможности ее существования заговорил Фриц Цвикки еще в 1930-х. Позже, наблюдая за вращением галактик, Вера Рубин и Кент Форд показали, что видимого вещества недостаточно для объяснения их динамики. Сегодня ученые предполагают, что темная материя играет решающую роль в формировании галактик и крупномасштабной структуры Вселенной — структуры распределения вещества на самых больших наблюдаемых масштабах. Правда, природа этой таинственной субстанции по-прежнему не известна.
Возможными кандидатами на роль темной материи долгое время считались слабо взаимодействующие массивные частицы — вимпы (WIMPs). Помимо того, что они неплохо вписываются в Стандартную космологическую модель, популярность им принесло так называемое WIMP-чудо: теоретическое совпадение, объясняющее наблюдаемую сегодня плотность темной материи. Вот только ни один эксперимент не дал однозначного подтверждения существования вимпов, поэтому исследователи активно изучают и другие варианты, о чем Naked Science рассказывал ранее.
В последние годы важным инструментом для изучения Вселенной стали гравитационные волны (гравиволны) — рябь пространства-времени, возникающая при ускоренном движении массивных объектов. Напомним, их существование было предсказано Альбертом Эйнштейном, а первое прямое обнаружение состоялось в 2015 году. С тех пор гравитационно-волновая астрономия быстро развивается: детекторы LIGO, VIRGO и KAGRA регистрируют десятки событий, а будущие интерферометры, включая LISA, Taiji и TianQin, смогут наблюдать низкочастотные волны от гораздо более массивных и удаленных систем.
Авторы нового исследования, опубликованного на сервере препринтов Корнеллского университета, рассмотрели несколько механизмов, с помощью которых темная материя может влиять на гравитационные волны. Выяснилось, что она способна менять динамику самих источников волн.
Например, если вокруг сверхмассивной черной дыры существует плотное облако темной материи, объект меньшей массы — черная дыра или нейтронная звезда — будет постепенно терять энергию не только из-за излучения гравиволн, но и из-за взаимодействия с окружающей невидимой материей.
Такой эффект называют динамическим трением: частицы темной материи создают дополнительное сопротивление движению объекта, в результате чего его орбита эволюционирует медленнее или быстрее. Это, в свою очередь, отражается на фазе и форме гравитационного сигнала, который регистрируют детекторы.
Кроме того, темная материя может влиять на распространение самих гравиволн. Если на пути сигнала находятся плотные скопления невидимого вещества, они могут действовать как своеобразные гравитационные линзы, искривляя траекторию волн и меняя их амплитуду. В некоторых случаях это способно приводить к характерным колебаниям интенсивности сигнала или даже к появлению нескольких копий одной и той же волны, пришедших к детектору с небольшим временным запаздыванием.
При этом влияние темной материи может проявляться непосредственно в детекторах, теоретически оставляя в данных характерный периодический сигнал. К этим выводам астрофизики пришли, проведя теоретические расчеты того, как облака темной материи вокруг черных дыр и прочих компактных объектов влияют на их орбиты и форму регистрируемых гравиволн.
Если подобные эффекты удастся обнаружить в реальных наблюдениях, гравитационно-волновая астрономия может стать новым инструментом поиска темной материи. В этом случае ученые смогут изучать ее свойства не через редкие столкновения частиц в лабораториях, а по тонким искажениям сигналов от космических катастроф. Впервые «увидеть» распределение невидимого вещества во Вселенной позволят будущие интерферометры, прежде всего миссия LISA, запуск которой запланирован на 2034 год.
Telegram 
Дзен 
VK Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Мужской пол плода связан с повышенным риском трудных родов, причем как у человека, так и у других видов млекопитающих, выяснили авторы нового исследования. Мало того, вынашивание сыновей более затратно для женского организма, чем вынашивание дочерей. Однако с точки зрения эволюции эти риски оправданны.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Артем Оганов стал иностранным членом Национальной академии наук Республики Армении. В прошлом этой чести также удостоился физик Юрий Оганесян.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии